Автобус (компютри) е
Компютърна шина(от англ.computer bus,bidirectional universal switch- двупосочен универсален превключвател ) е подсистема в компютърната архитектура, която прехвърля данни между функционалните блокове на компютъра. Обикновено автобусът се управлява от шофьор. За разлика от комуникацията от точка до точка, множество устройства могат да бъдат свързани към шина чрез един комплект проводници. Всяка шина определя свой собствен набор от конектори за физическо свързване на устройства, карти и кабели.
Ранните компютърни шини бяха паралелни електрически шини с множество връзки, но сега терминът се използва за всеки физически механизъм, който осигурява същата логическа функционалност като паралелните компютърни шини. Съвременните компютърни шини използват както паралелни, така и последователни връзки и могат да имат паралелни (multidrop) и последователни (daisy chain) топологии. В случай на хъб.
Съдържание
Първо поколение
Ранните компютърни шини бяха група от проводници, които свързваха компютърната памет и периферните устройства към процесора. Почти винаги са използвани различни шини за памет и периферни устройства, с различни методи за достъп, закъснения, протоколи.
Едно от първите подобрения беше използването на прекъсвания. Преди тяхното въвеждане, компютрите извършваха I/O операции в цикъл, чакайки периферното устройство да бъде готово. Беше загуба на време за програми, които можеха да правят други неща. Освен това, ако програмата се опита да изпълни други задачи, тя може да провери състоянието на устройството твърде късно и да загуби данни. Затова инженерите направиха възможно периферните устройства да прекъсват процесора. Прекъсванията имаха приоритет, защото процесорът можешеизпълнява код само за едно прекъсване наведнъж и някои устройства изискват по-ниска латентност от други.
Известно време по-късно компютрите започнаха да разпределят памет между процесорите. На тях автобусният достъп също получи приоритети.
Класическият и лесен начин за приоритизиране на прекъсванията или достъпа до шина беше последователно свързаната верига.
DEC отбеляза, че две различни шини могат да бъдат излишни и скъпи за малки, готови компютри и предложи картографиране на периферни устройства към шината на паметта, така че да изглеждат като области на паметта. По онова време това беше много смело решение и критиците прогнозираха, че ще се провали.
В много микроконтролери и вградени системи I/O шината все още не съществува. Процесът на прехвърляне се контролира от процесора, който в повечето случаи чете и записва информация на устройствата, сякаш са блокове памет. Всички устройства споделят общ източник на часовник. Периферните устройства могат да поискат обработка на информация, като сигнализират специални щифтове на процесора, използвайки някаква форма на прекъсване. Например, контролерът на твърдия диск ще уведоми процесора, че нова част от данните е готова за четене, след което процесорът трябва да ги прочете от областта на паметта, съответстваща на контролера. Почти всички ранни компютри са изградени по този начин, от Altair с шината S-100 до IBM PC през 80-те години.
Такива прости автобуси имаха сериозен недостатък за компютрите с общо предназначение. Цялото оборудване в автобуса трябваше да предава информация с еднаква скорост и да използва един и същ източник на часовник. Увеличаването на скоростта на процесора не беше лесно, тъй като изискваше еднакво ускорение на всички устройства. Това често водеше доситуации, при които много бързите процесори трябваше да се забавят, за да могат да предават информация на някои устройства. Въпреки че това е приемливо за вградени системи, този проблем не е приемлив за търговски компютри. Друг проблем е, че процесорът е необходим за всички операции и когато е зает с други операции, действителната пропускателна способност на шината може да пострада значително.
Второ поколение
Компютърните шини от "второ поколение" катоNuBusрешиха някои от горните проблеми. Те обикновено разделят компютъра на две "части", процесорът и паметта в едната и различни устройства в другата. Между частите е монтиран специален контролер на шина (контролер на шина). Тази архитектура даде възможност да се ускори скоростта на процесора, без да се засяга шината, за да се освободи процесорът от задачите за управление на шината. С помощта на контролер устройствата в шината можеха да комуникират помежду си без намесата на централния процесор. Новите гуми имаха по-добра производителност, но изискваха и по-сложни разширителни карти. Проблемите със скоростта често се решават чрез увеличаване на ширината на шината за данни, от 8-битови шини от първо поколение до 16 или 32-битови шини от второ поколение. Имаше и софтуерна конфигурация на устройства за опростяване на свързването на нови устройства, сега стандартизирана като Plug-n-play.
Все по-голям брой външни устройства започнаха да използват собствените си шини. Когато дисковите устройства са изобретени, те са били прикрепени към машината с карта, свързана към шината. Поради това компютрите имаха много слотове за разширение. Но през 1980-те и 1990-те години бяха изобретени новиIDEшини, които решиха този проблем и оставиха повечето от слотовете за разширение в новите системи празни. В наши дни типична машина поддържаоколо пет различни гуми.
трето поколение
Съвременните интегрални схеми често се проектират от предварително изработени части, така наречената „интелектуална собственост“ или IP. Разработени са шини (напр. Wishbone) за по-лесно интегриране на различни части от интегрални схеми.